DE3621489A1

DE3621489A1 - Device for converting a linear movement into a rotary movement

Info

Publication number: DE3621489A1
Application number: DE19863621489
Authority: DE
Inventors: Karl-Josef Gaigl
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-06-27
Filing date: 1986-06-27
Publication date: 1988-01-07

Abstract

Published without abstract.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Umsetzen einer Linearbewegung beispielsweise einer Zylinder-Kolben-Einheit in eine Drehbewegung einer Welle, welche ein Zahnrad aufweist, das von zwei sich gegenläufig bewegenden Zahnstangen gekämmt wird, die mit der Zylinder-Kolben-Einheit gegebenenfalls über eine Kolbenstange verbunden sind, wobei die Welle mit ihrer Wellenachse etwa senkrecht zu den Zahnstangen angeordnet ist.The invention relates to a device for implementation a linear movement, for example one Cylinder-piston unit in a rotary motion Shaft, which has a gearwheel that is different from two counter-moving racks is combed, the with the cylinder-piston unit if necessary a piston rod are connected, the shaft with their shaft axis approximately perpendicular to the racks is arranged.

Diese Vorrichtungen werden in der Praxis als Schwenkantriebe bezeichnet. Sie finden in vielfältigen Ausführungsformen Anwendung und dienen beispielsweise zum Entnehmen eines Gegenstandes aus einer Anlage und Überführung dieses Gegenstandes in eine andere Anlage, wo ein weiterer Arbeitsschritt an dem Gegenstand voll zogen wird. Als Zylinder-Kolben-Einheiten werden meist solche aus der Gattung der hydraulischen bzw. pneumatischen Antriebe verwendet. Die Vorteile dieser Antriebe sind hinlänglich bekannt, so daß hier auf eine nähere Beschreibung verzichtet wird. Schwierigkeiten bereitet dagegen die Umsetzung der Linearbewegung dieser Antriebe in eine Drehbewegung bzw. Schwenkbewegung einer Welle.These devices are considered in practice Swivel drives called. You will find in many Embodiments apply and serve for example for removing an object from a system and Transfer of this item to another facility, where another step on the item is full is pulled. As cylinder-piston units are mostly those from the genus of hydraulic or pneumatic drives used. The advantages of this Drives are well known, so here on a detailed description is omitted. difficulties prepares the implementation of the linear movement of these drives in a rotary motion or Swiveling movement of a shaft.

Die einfachste Möglichkeit besteht darin, daß eine mit der Zylinder-Kolben-Einheit gekoppelte Zahnstange ein an der Welle angeordnetes Zahnrad kämmt. Eine derartige Vorrichtung kann dann erfolgreich Anwendung finden, wenn die Endlagen der Drehbewegung genau bestimmt und unveränderbar sind.The simplest way is that one with of the cylinder-piston unit coupled rack combing gear arranged on the shaft. Such one Device can then be successfully used if the end positions of the rotary movement are precisely determined and are unchangeable.

Eine Verbesserung dieses Schwenkantriebs wird dadurch hervorgerufen, daß beidseits des Zahnrades Zahnstangen angeordnet sind, welche von getrennten Antrieben bewegt werden. Auch hier ist aber eine nachträgliche Veränderung des Drehwinkels ohne Zerlegung der mechanischen Teile nicht möglich.This will improve this part-turn actuator caused that racks on both sides of the gear are arranged, which are moved by separate drives will. But here is also an afterthought Change the angle of rotation without disassembling the mechanical parts not possible.

Der Erfinder hat sich zum Ziel gesetzt, einen Schwenkantrieb der oben genannten Art zu entwickeln, bei dem sowohl eine Veränderung einer Endlage wie auch beider Endlagen eines Drehwinkels ohne zusätzlichen konstruktiven Aufwand möglich ist.The inventor's goal is to create one To develop rotary actuators of the type mentioned above, where both a change of an end position as well both end positions of an angle of rotation without additional constructive effort is possible.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt, daß die Lage zumindest einer Zahnstange im Verhältnis zum Zahnrad veränderbar ist.To solve this problem, the situation at least a rack can be changed in relation to the gear is.

Ausgehend von dem oben genannten Stand der Technik konnte bislang die Lage einer Zahnstange im Verhältnis zum Zahnrad nicht verändert werden, da dieses Zahnrad zum einen auch mit der anderen Zahnstange in Eingriff stand und die Antriebe, welche die beiden Zahnstangen bewegten, ortsfest waren. Deshalb konnte dieser erfindungsgemäße Lösungsgedanke überhaupt nicht auftauchen, geschweige denn in die Tat umgesetzt werden.Based on the above-mentioned prior art So far, the position of a rack in relation not be changed to the gear because this gear on the one hand also engaged with the other rack stood and the drives that the two racks moving, were stationary. Therefore this could Solution concept according to the invention not at all emerge, let alone put into practice will.

In einer bevorzugten Lösungsmöglichkeit wird vorgesehen, daß das Zahnrad in einem Gehäuse angeordnet ist, das von senkrecht zur Wellenachse verlaufenden Bohrungen durchsetzt ist, in welche Hülsen eingeschoben sind. In den Hülsen befinden sich die Zahnstangen, wobei die Hülsen im Bereich des Zahnrades Ausnehmungen aufweisen. Diese Ausnehmungen dienen dazu, dem Verschieben der Hülsen in den Bohrungen einen Freiraum zu gewährleisten.A preferred solution is provided that the gear is arranged in a housing is that of perpendicular to the shaft axis Drilled through which sleeves are inserted are. The racks are in the sleeves, the sleeves in the area of the gear wheel recesses exhibit. These recesses serve the Moving the sleeves in the holes a free space to guarantee.

Die Halterung der Hülsen in den Bohrungen wird durch Spannschrauben gewährleistet, wobei im Gehäuse ein bis zu den Bohrungen verlaufender Einschnitt vorgesehen ist, den die Spannschrauben verkleinern, wodurch die Hülsen geklemmt werden.The sleeves are held in the holes by Ensures tensioning screws, with one to incision provided to the holes is that the clamping screws downsize, which makes the Sleeves are clamped.

Erfindungsgemäß ist der eigentliche Antrieb für die Zahnstange ebenfalls mit der Hülse verbunden, so daß er beim Verschieben der Hülse in ihrer entsprechenden Bohrung mitbewegt wird.According to the actual drive for the Rack also connected to the sleeve so that it when moving the sleeve in its corresponding Bore is moved.

Da jeder dieser Antriebe bzw. dessen Zahnstange eine Endlage des Drehwinkels für die Welle definiert, wird beim Verschieben nur einer Hülse auch nur eine Endlage verändert. Die andere Endlage bleibt in ihrer ursprüng lichen Stellung. Wenn somit beispielsweise ein normaler Drehwinkel von 180° gewählt ist, kann durch das Herausziehen einer Hülse dieser Drehwinkel auf ein geringeres Maß verändert werden, wobei eine Endlage gleichbleibt.Since each of these drives or its rack one End position of the angle of rotation for the shaft is defined only one end position when moving only one sleeve changed. The other end position remains in its original position. So if, for example, a normal one Angle of rotation of 180 ° is selected by the Pull out a sleeve of this angle of rotation on a to a lesser extent, with an end position remains the same.

Ein besonders großer Vorteil der Erfindung ist aber darin zu sehen, daß beide Hülsen verschiebbar sind, so daß es möglich ist, innerhalb eines vorgegebenen Drehwinkelbereichs einen bestimmten Winkelbereich herauszugreifen. In diesem Fall werden die beiden Endlagen verändert.However, a particularly great advantage of the invention is to see that both sleeves are slidable, so that it is possible within a given Angular range a certain angular range to pick out. In this case, the two End positions changed.

Während einerseits der Hülse, welche gegebenenfalls mit einem Anschlagflansch versehen ist, der Zylinder über ein besonders geformtes Verbindungsstück aufgesetzt ist, verschließt die Hülse andererseits eine Kopfschraube. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Kopfschraube durch einen mechanischen Dämpfer ersetzt, auf den die Zahnstange aufläuft.While on the one hand the sleeve, which if necessary with is provided with a stop flange, the cylinder a specially shaped connector is attached on the other hand, the sleeve closes one Cap screw. In a preferred embodiment the invention is the head screw by one mechanical damper replaced on the rack accumulates.

Beabsichtigt ist auch, die Hülsen auf ihrer Mantelfläche mit einer Skalierung zu versehen, so daß ein Einstellen eines bestimmten Drehwinkelbereichs ohne Probieren möglich wird.It is also intended to put the sleeves on yours To provide the outer surface with a scale so that a setting of a certain angle range without Try is possible.

Diese erfindungsgemäße Vorrichtung ist konstruktiv äußerst einfach aufgebaut, dennoch zuverlässig und genau. Zum Verstellen der Drehwinkelbereiche bzw. seiner Endlagen braucht der Schwenkantrieb weder ausgebaut noch auseinandergenommen zu werden. This device according to the invention is constructive extremely simple, yet reliable and exactly. For adjusting the angle of rotation ranges or the rotary actuator does not need its end positions expanded to be taken apart.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt inOther advantages, features and details of Invention result from the following Description of preferred embodiments as well based on the drawing; this shows in

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Schwenkantriebes; Figure 1 is a partially sectioned side view of a rotary actuator according to the invention.

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Schwenkantrieb nach Fig. 1; FIG. 2 shows a top view of the swivel drive according to FIG. 1;

Fig. 3 einen Querschnitt durch den Schwenkantrieb nach Fig. 1 entlang Linie III-III; . Fig. 3 is a cross section through the pivot drive of Figure 1 taken along line III-III;

Fig. 4 einen Schnitt durch den Schwenkantrieb nach Fig. 2 entlang Linie IV-IV. Fig. 4 shows a section through the swivel drive according to Fig. 2 along line IV-IV.

Ein Schwenkantrieb gemäß den Fig. 1 bis 4 dient zur Umsetzung der Linearbewegung von Zylinder-Kolben-Antrieben 1 und 2 in eine Drehbewegung einer Welle 3. Diese Welle 3 ragt aus der Oberseite 4 eines Gehäuses 5, an dessen eine Stirnfläche 6 die Zylinder-Kolben-Antriebe 1 und 2 anschließen. Dabei liegt die Welle 3 etwa auf der Mittelachse A des Gehäuses 5, während die beiden Zylinder-Kolben-Antriebe 1 und 2 beidseits der Mittelachse A angeordnet sind.A pivot drive according to FIGS. 1 to 4 is used to convert the linear movement of the cylinder-piston drives 1 and 2 into a rotary movement of a shaft 3. This shaft 3 protrudes from the top 4 of a housing 5 , on the one end face 6 of which the cylinder-piston drives 1 and 2 connect. The shaft 3 lies approximately on the central axis A of the housing 5 , while the two cylinder-piston drives 1 and 2 are arranged on both sides of the central axis A.

Zur Aufnahme der Zylinder-Kolben-Antriebe 1 und 2 wird das Gehäuse 5 von parallel zur Mittelachse A verlaufenden Bohrungen 7 und 8 durchsetzt. In jede Bohrung ist eine Hülse 9 eingesetzt, wobei das Gehäuse 5 jeweils von der Stirnfläche 6 her verlaufende Einschnitte 10 aufweist, welche von Spannschrauben 11 gequert werden (siehe Fig. 2). Durch Lösen der Spann schrauben 11 wird die auf die Hülsen 9 einwirkende Klemmung gelöst und die Hülsen 9 können in den Bohrungen 7 und 8 verschoben werden. Dadurch ist es möglich, die Hülsen 9 in einer bestimmten Stellung im Verhältnis zur Welle 3 zu fixieren.To accommodate the cylinder-piston drives 1 and 2 , the housing 5 is penetrated by bores 7 and 8 running parallel to the central axis A. A sleeve 9 is inserted into each bore, the housing 5 each having incisions 10 running from the end face 6 , which are crossed by clamping screws 11 (see FIG. 2). By loosening the clamping screws 11 , the clamping acting on the sleeves 9 is released and the sleeves 9 can be moved in the bores 7 and 8 . This makes it possible to fix the sleeves 9 in a certain position in relation to the shaft 3 .

Die Hülsen 9 schlagen im übrigen mit einem Flansch 12 an der Stirnfläche 6 des Gehäuses 5 an. In eine Innenbohrung 14 (siehe Fig. 3) jeder Hülse 9 ruht gleitbar eine Zahnstange 15. In diese Zahnstange 15 bzw. eine die Zahnstange 15 durchsetzende Gewindebohrung 16 ist eine Kolbenstange 17 mit einem Endstück 18 eingesetzt, deren Lage im Verhältnis zur Zahnstange 15 durch eine Mutter 19 gesichert ist.The sleeves 9 abut with a flange 12 on the end face 6 of the housing 5 . A rack 15 slidably rests in an inner bore 14 (see FIG. 3) of each sleeve 9 . In this rack 15 or a threaded bore 16 passing through the rack 15 , a piston rod 17 with an end piece 18 is inserted, the position of which in relation to the rack 15 is secured by a nut 19 .

Die Kolbenstange 17 durchsetzt ein Führungsstück 20 sowie eine mit dem Führungsstück 20 verbundene Mutter 21 und dringt danach in einen Zylinder 22 ein. Der Zylinder 22 ist einem an die Mutter 21 angeformten Gewindestück 23 aufgeschraubt und beinhaltet einen nicht näher gezeigten mit der Kolbenstange 17 verbundenen Kolben sowie entsprechende Hydraulik- bzw. Pneumatikanschlüsse zum Bewegen des Kolbens.The piston rod 17 passes through a guide piece 20 and a nut 21 connected to the guide piece 20 and then penetrates into a cylinder 22 . The cylinder 22 is screwed onto a threaded piece 23 formed on the nut 21 and contains a piston (not shown in more detail) connected to the piston rod 17 and corresponding hydraulic or pneumatic connections for moving the piston.

Das Führungsstück 20 weist ein Außengewinde 25 auf, über welches es in ein Innengewinde 26 in der Hülse 9 eingeschraubt ist.The guide piece 20 has an external thread 25 , via which it is screwed into an internal thread 26 in the sleeve 9 .

Andernends des Führungsstücks 20 ist die Hülse 9 mittels einer Kopfschraube 27 verschlossen.At the other end of the guide piece 20 , the sleeve 9 is closed by means of a cap screw 27 .

Die Zahnstangen 15 kämmen gegenläufig mit ihren Zahnrahmen 28 ein Zahnrad 29, welches Teil der Welle 3 ist. Unterhalb des Zahnrads 29 (siehe Fig. 4) wird ein an das Zahnrad 29 anschließendes Wellenstück 30 von einem Rillenkugellager 31 aufgenommen. Andererseits des Wellenstücks 30 durchsetzt ein mit dem Zahnrad 29 verbundenes weiteres Wellenstück 32 ein weiteres Kugellager 33 und wird von einem Sicherungsring 34 in Position gehalten. Das Wellenstück 32 setzt sich dann außerhalb des Gehäuses 5 in einem Kupplungsstück 35 fort, welches eine Einformung 36 oder einen Nocken zum Ankuppeln eines nicht näher gezeigten Schwenkarms aufweist. Eine Abdeckscheibe 37 umgibt das Wellenstück 32, gegebenenfalls unter Einlagerung eines Dichtungsringes 38, und ist über Imbusschrauben 39 mit dem Gehäuse 5 verbunden. Ebenso ist an der Unterseite 40 des Gehäuses 5 eine mit der Unterseite 40 bündig abschließende Abdeckplatte 41 vorgesehen, die wiederum über Senkkopfschrauben 42 mit dem Gehäuse 5 gekoppelt ist.The toothed racks 15 mesh in opposite directions with their toothed frames 28, a toothed wheel 29 which is part of the shaft 3 . Below the gear 29 (see FIG. 4), a shaft piece 30 adjoining the gear 29 is received by a deep groove ball bearing 31 . On the other hand of the shaft piece 30 , a further shaft piece 32 connected to the gear 29 passes through a further ball bearing 33 and is held in position by a locking ring 34 . The shaft piece 32 then continues outside the housing 5 in a coupling piece 35 , which has an indentation 36 or a cam for coupling a swivel arm, not shown in detail. A cover disk 37 surrounds the shaft piece 32 , possibly with the inclusion of a sealing ring 38 , and is connected to the housing 5 via Allen screws 39 . Likewise, on the underside 40 of the housing 5, a cover plate 41 which is flush with the underside 40 is provided, which in turn is coupled to the housing 5 via countersunk screws 42 .

Der Festlegung des gesamten Schwenkantriebs dienen Montagebohrungen 43.Mounting holes 43 serve to define the entire rotary actuator.

Eine Verdrehsicherung der Hülsen 9 wird durch einen Gewindestift 45 bewirkt, der durch eine Mutter 46 sicherbar ist (Fig. 1).The sleeves 9 are secured against rotation by a threaded pin 45 which can be secured by a nut 46 ( FIG. 1).

Der Schwenkantrieb arbeitet wie folgt:The quarter turn actuator works as follows:

In der insbesondere in Fig. 3 dargestellten Ausgangslage sind die Hülsen 9 bis zum Anschlag der Flansche 12 an der Stirnfläche 6 in die Bohrungen 7 und 8 im Gehäuse 5 eingeschoben. Werden nun die Antriebe 1 und 2 in gegenläufige Bewegung gesetzt, so kämmen die Zahnstangen 15 mit ihren Zahnrahmen 28 das Zahnrad 29 und drehen dieses und damit auch das Kupplungsstück 35 um die Wellenachse M. Das Verhältnis der Größe des Zahnrades 29 zu der Länge des Zahnrahmens 28 kann so ausgelegt sein, daß das Kupplungsstück 35 beispielsweise eine Drehung um 180° durchführt. Je nach Wunsch sind hier aber auch andere Drehwinkel möglich.In particular, in Fig. 3 shown starting position the sleeves 9 are pushed up to the stop of the flanges 12 on the end face 6 in the holes 7 and 8 in the housing 5. If the drives 1 and 2 are now set in opposite movement, the toothed racks 15 mesh the toothed wheel 29 with their toothed frame 28 and rotate it and thus also the coupling piece 35 about the shaft axis M. The ratio of the size of the gear 29 to the length of the toothed frame 28 can be designed such that the coupling piece 35 makes a rotation through 180 °, for example. However, other angles of rotation are also possible here, if desired.

Zum Verstellen des Drehwinkels je nach Wunsch bei eingebautem Schwenkantrieb werden die Spannschrauben 11 gelöst und die Antriebe 1 und 2 mit ihren Hülsen 9 ein gewünschtes Stück aus den Bohrungen 7 und 8 herausgezogen. Zur Gewährleistung des Auszugs der Hülsen 9 weisen diese im Bereich des Zahnrads 29 Ausnehmungen 47 auf.To adjust the angle of rotation as desired when the swivel drive is installed, the clamping screws 11 are loosened and the drives 1 and 2 with their sleeves 9 are pulled out of the bores 7 and 8 by a desired amount. To ensure that the sleeves 9 are pulled out, they have recesses 47 in the region of the gear wheel 29 .

Soll von einer vorgegebenen Nullstellung des Drehwinkels ausgegangen und lediglich seine Größe verändert werden, so genügt es, nur eine Hülse 9 aus der entsprechenden Bohrung 7 oder 8 herauszuziehen. Wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 die Hülse 9 aus der Bohrung 7 herausgezogen, so verändert sich nicht die Endlage des Drehwinkels im Uhrzeigersinn, dagegen wird der Drehwinkel entgegen dem Uhrzeigersinn verringert. Beim Herausziehen der Hülse 9 aus der Bohrung 8 kann eine gegenteilige Veränderung bewirkt werden.If a predetermined zero position of the angle of rotation is to be assumed and only its size is to be changed, it is sufficient to pull out only one sleeve 9 from the corresponding bore 7 or 8 . If the sleeve 9 is pulled out of the bore 7 in the present exemplary embodiment according to FIG. 3, the end position of the angle of rotation does not change in the clockwise direction, but the angle of rotation is reduced in the counterclockwise direction. When pulling the sleeve 9 out of the bore 8 , an opposite change can be effected.

Werden beide Hülsen aus ihren Bohrungen 7 und 8 in einem bestimmten Verhältnis zueinander herausgezogen, so kann die Lage des Drehwinkels innerhalb eines bestimmten Schwenkbereiches, das heißt beide Endlagen, verändert werden.If both sleeves are pulled out of their bores 7 and 8 in a certain ratio to one another, the position of the angle of rotation can be changed within a certain swivel range, that is to say both end positions.

Im weiteren soll es möglich sein, an Stelle der Kopfschrauben 27 in den Hülsen 9 beispielsweise mechanische Dämpfer für die Bewegung der Zahnstange 15 vorzusehen. Furthermore, it should be possible to provide mechanical dampers for the movement of the rack 15, for example, instead of the cap screws 27 in the sleeves 9 .

Zur einfacheren Handhabung des Schwenkantriebes bzw. seiner Justierung wird auch daran gedacht, auf der Hülsenaußenfläche entsprechende Skalierungen vorzusehen.For easier handling of the swivel drive or Its adjustment is also remembered on the Corresponding scaling outer surface to provide.

Claims

1. Device for implementing a linear movement example of a cylinder-piston unit in a rotary movement of a shaft which has a gear which is combed by two counter-moving racks, which are connected to the cylinder-piston unit optionally via a piston rod , wherein the shaft with its shaft axis is arranged approximately perpendicular to the toothed racks, characterized in that the position of at least one toothed rack ( 15 ) in relation to the toothed wheel ( 29 ) can be changed.

2. Device according to claim 1, characterized in that the gear ( 15 ) is arranged in a housing ( 5 ) which is penetrated by bores ( 7 , 8 ) extending perpendicular to the shaft axis ( M ), inserted into the sleeves ( 9 ) are pushed, in which the toothed racks ( 15 ) slide, the sleeves ( 9 ) having recesses ( 47 ) in the region of the toothed wheel ( 29 ).

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the housing ( 5 ) up to the bores ( 7 , 8 ) has incisions ( 10 ) which are crossed by clamping screws ( 11 ) for fixing the sleeves ( 9 ).

4. Apparatus according to claim 2 or 3, characterized in that the sleeves ( 9 ) with flanges ( 12 ) to limit their insertion depth in the bores ( 7 , 8 ) are provided.

5. Device according to one of claims 2 to 4, characterized in that the racks ( 15 ) via piston rods ( 17 ) each with a piston in a cylinder ( 22 ) are connected, the cylinder ( 22 ) via a connecting piece ( 20 , 21 , 23 ) is inserted into an inner bore ( 14 ) of the sleeve ( 9 ).

6. The device according to claim 5, characterized in that the connecting piece has a centrally arranged nut ( 21 ), on the one hand a guide piece with an external thread ( 25 ) for insertion into an internal thread ( 26 ) in the sleeve ( 9 ) and on the other Threaded piece ( 23 ) to put on the cylinder ( 22 ) connects.

7. The device according to claim 5 or 6, characterized in that the sleeve on the other hand of the connecting piece ( 20 , 21 , 23 ) by a cap screw ( 27 ), a mechanical damper or the like. is closed.

8. The device according to at least one of claims 2 to 7, characterized in that the sleeves ( 9 ) via threaded pins ( 45 ) are secured against rotation.

9. The device according to at least one of claims 2 to 8, characterized in that the sleeves ( 9 ) have a scaling for determining their insertion depth.